ANALYSE DU CYCLE DE VIE

de la Maison du développement durableL"IMPACT

DES MATÉRIAUX

© 2017 Équiterre

Équiterre tient à remercier la Fondation familiale Trottier et le groupe CRH Canada pour leur contribution financière

ayant permis de réaliser ce rapport. Rédaction et coordination : Normand Roy, chargé de projet bâtiment, Équiterre. Crédit esquisse page couverture : Menkes Shooner Dagenais Letourneux Architectes.

AUTRES REMERCIEMENTS

Diane Thode (inventaire des matériaux et modélisation), Ricardo Leoto (modélisation), Charles Thibodeau (analyse

des données), Julie Tremblay (révision et coordination), Dale Robertson (infographie), Athena Sustainable Materials

Institute (conseiller à la modélisation), Simulead (simulation énergétique), Diane Morin (réalisation des graphiques

et infographies), Joël Bertrand (vérification des données d"inventaire), Danielle Marcheterre (révision linguistique),

Catherine David (conception graphique).

3RAPPORT Analyse du cycle de vie | Équiterre

TABLE DES MATIÈRES

SOMMAIRE

INTRODUCTION 6

Les enjeux de la réalisation d"un bâtiment durable ........................................................................

............................6

L"analyse du cycle de vie

: un incontournable ........................................................................ .....................................7

L"Impact Estimator : un outil adapté à l"analyse des impacts environnementaux de la MDD .........................8

MÉTHODOLOGIE 10

Les catégories d"impacts ........................................................................ 10

Notre démarche d"analyse ..........................................................................................................................

....................12

Le bâtiment référence ........................................................................

.....13

La normalisation ..........................................................................................................................

......................................15

LES RÉSULTATS DE L"ANALYSE DU CYCLE DE VIE

Les impacts environnementaux totaux de la MDD vs bâtiment référence .......................................................17

Les impacts normalisés ........................................................................

Les impacts environnementaux par étape du cycle de vie ........................................................................

............19

Les émissions de GES attribuables aux matériaux ........................................................................

...........................22

La petite histoire des revêtements extérieurs ........................................................................

.................................24

Des enjeux de gypse .........................................................................................................................

.............................27

Une question de structure : bois vs béton ........................................................................

Les stratégies d"économie d"impacts spécifiques aux matériaux........................................................................

.38

Les démarches exploratoires

: réutilisation de matériaux ........................................................................

..............38

Les matériaux évités

: recouvrement de colonnes et plafonds suspendus ........................................................39

L"évolution de l"Impact Estimator ........................................................................

L"analyse de sensibilité ..........................................................................................................................

..........................42

La comparaison des résultats avec ceux d"autres études ........................................................................

..............45 La MDD aurait-elle obtenu le crédit ACV de LEED® V4 ..............46

CONCLUSION 49

RÉFÉRENCES

52
4

LISTE DES GRAPHIQUES, DES ILLUSTRATIONS

ET DES TABLEAUX

GRAPHIQUES

Graphique 1

Impacts totaux. MDD vs Référence ........................................................................

..............................17

Graphique 2

Impacts normalisés agrégés. MDD vs Référence ........................................................................

......18

Graphique 3

Impacts de la MDD par étape du cycle de vie ........................................................................

............19

Graphique 4

Potentiel de réchauffement climatique de la MDD. Évaluation de différentes

hypothèses énergétiques ........................................................................

Graphique 5

Contributeurs aux impacts liés à l"énergie de fonctionnement de la MDD.

Gaz naturel vs électricité ........................................................................

Graphique 6

Impact de différents matériaux de revêtement ........................................................................

........27

Graphique 7

Comparaison d"approches structurales. Béton et bois ....................................................................32

Graphique 8

Impacts évités. Economies d"énergie vs structure en bois .............................................................33

Graphique 9

Triple vitrage et géothermie. Ratio impacts énergétiques vs impacts matériaux ....................35

Graphique 10

Triple vitrage et chauffage au gaz. Ratio impacts énergétiques vs impacts matériaux ..........36

Graphique 11

Uréthane giclé et géothermie. Ratio impacts énergétiques vs impacts matériaux .................36

Graphique 12

Uréthane giclé et chauffage au gaz : Ratio impacts énergétiques vs impacts matériaux .....37

Graphique 13

Impacts globaux de la MDD selon différentes versions de l"Impact Estimator ........................41

Graphique 14

Impacts totaux de la MDD. Durées de vie du bâtiment ..................................................................43

Graphique 15

Impacts totaux de la MDD. Lieux d"implantation ........................................................................

......44

Graphique 16

Impact des matériaux. Étude du Crédit ACV de LEED .....................................................................46

ILLUSTRATIONS

Illustration 1

Étapes du cycle de vie d"une cloison intérieure typique .....................................................................8

Illustration 2

Notre démarche ........................................................................

Illustration 3

Graphique synthèse ........................................................................

Illustration 4

Contribution au réchauffement climatique par famille de matériaux ..........................................22

Illustration 5

Photo des pieux ........................................................................

Illustration 6

Maquette de la MDD avec panneaux de conteneurs........................................................................

Illustration 7

Preuve de livraison de la brique par train ........................................................................

....................25

Illustration 8

Impact du lieu de fabrication. Usine Lafarge au Kentucky vs usine CGC de Montréal ............28

Illustration 9

Diapositive originale. Résultat de l"ACV structure en béton vs bois .............................................29

Illustration 10

Les bases de bossoirs avant et après leur déménagement ............................................................39

Illustration 11

Plafond sans tuiles acoustiques ........................................................................

.....................................39

TABLEAUX

Tableau 1

Description du bâtiment référence ........................................................................

...............................14

Tableau 2

Synthèse de l"étude structurale ........................................................................

.....................................30

Tableau 3

Contribution spécifique des stratégies réduisant les impacts liés aux matériaux ....................40

Tableau 4

Recensement des résultats d"études similaires ........................................................................

..........45

5RAPPORT Analyse du cycle de vie | Équiterre

SOMMAIRE

Dans le but d"évaluer l"impact des matériaux de la Maison du développement durable (MDD), un immeuble de bureaux de 68

000 pieds carrés situé à

Montréal, au Canada, premier bâtiment à avoir obtenu la certification LEED® Platine Nouvelle construction (NC) au Québec, Équiterre a réalisé une analyse du cycle de vie, en utilisant l"Impact Estimator de l"Institut Athena (Athena Sustainable Materials Institute). Afin de faciliter l"interprétation des résultats et d"établir une base comparative, un bâtiment référence a également été imaginé et analysé. Les résultats de cette analyse comparative, tant en termes de valeur absolue que de valeurs normalisées, démontrent que les bâtiments écologiques tels que la MDD répondent effectivement à leurs promesses d"améliorations environnementales. Le présent rapport explore également la relation entre certains enjeux pragmatiques de conception de bâtiments et les impacts environnementaux qui en résultent. Les approches adoptées pour la structure et le revêtement extérieur de la MDD sont ainsi analysées plus en détail, faisant ressortir dans le cas de la structure l"intérêt d"aller au-delà des impacts des matériaux pour intégrer à l"analyse des notions de coût de renoncement environnemental, un concept apparemment peu connu, mais qui se retrouve au centre de la plupart des problématiques de conception de bâtiments écologiques. L"évaluation des matériaux de revêtement extérieur de la MDD fait quant à elle ressortir l"importance des procédés de fabrication dans la génération de leurs impacts du cycle de vie totaux. De plus, la comparaison des impacts générés par la fabrication, l"installation et la disposition de l"uréthane giclé et d"un troisième verre pour le vitrage, avec leurs effets positifs sur l"efficacité énergétique, a confirmé la pertinence environnementale de ces choix, bien qu"elle ne soit pas favorable pour l"ensemble des catégories d"impacts mesurées.

Si nos travaux ont mis en lumière des liens

insoupçonnés entre les motivations environnementales des concepteurs de la MDD et les impacts environnementaux réels découlant de certains de leurs choix, une réalité pouvant dans certains cas s"éloigner radicalement des présomptions habituelles du milieu du bâtiment durable, ils ont également fait ressortir d"importantes limites quant aux résultats générés par l"Impact Estimator. 6

INTRODUCTION

Les enjeux de la réalisation d"un

bâtiment durable

Qu"est-ce qu"un bâtiment écologique

? C"est la première question que se pose un environnementaliste aspirant à construire un bâtiment écologique. Bien que la certification LEED® ait justement été inventée pour répondre à cette question, elle l"a été essentiellement pour des décideurs immobiliers généralement peu outillés pour réaliser des analyses environnementales approfondies. Au premier abord, l"équipe d"Équiterre impliquée dans l"ambitieux projet de la Maison du développement durable (MDD) a apprécié les principes et les mécanismes généraux de la certification LEED®, sur la base desquels elle a visé l"obtention de cette certification comme objectif principal de son projet. Toutefois, au moment d"appliquer concrètement les critères de la grille de certification, d"importantes questions environnementales ont été soulevées. Par

INTRODUCTION

exemple : pour optimiser l"impact environnemental d"un projet, dans quelle section de crédits (énergie, eau, matériaux) est-il préférable d"investir les ressources limitées du projet ? Comment choisir entre deux approches de conception ayant un pointage LEED® équivalent ? Pour les innombrables choix de matériaux, faut-il préférer le contenu recyclé aux matériaux locaux ? Et comment, dans tout ça, prioriser la lutte aux changements climatiques Nous avons ainsi été à même de constater que, pour faire des choix, les expliquer et les assumer, LEED® laisse parfois l"environnementaliste rigoureux sur sa faim. L"équipe de la MDD a donc évalué des outils pouvant être utilisés pour répondre à ce type de questionnements. Ainsi, le Sustainable Building Tool (SBTool) et l"analyse du cycle de vie (ACV) se sont montrés assez prometteurs pour être intégrés aux mandats des professionnels impliqués et utilisés dans les processus décisionnels du projet. Or, malgré des efforts considérables déployés par Équiterre et certains de ses conseillers, l"utilisation de ces outils " Comment choisir entre deux approches de conception ayant un pointage LEED®

équivalent ? »

7RAPPORT Analyse du cycle de vie | Équiterre

s"est révélée être inadaptée à la réalité du projet. La principale raison invoquée par les membres de l"équipe pour justifier leur réticence était un manque de ressources financières, mais il semble également possible de les expliquer par des craintes relatives à l"intégration de procédés innovants, la capacité des équipes étant déjà poussée à sa limite par l"objectif d"atteinte du plus haut niveau de certification LEED®, soit Platine. Au final, l"analyse du cycle de vie n"aura été utilisée qu"à une seule occasion dans le processus de conception de la MDD, un rôle qui sera décrit en détail dans le présent rapport.

Pendant tout le processus de conception et de

construction de la MDD, certaines de nos questions concernant l"impact environnemental des matériaux sont demeurées sans réponse. Le présent rapport cherche à répondre à une partie d"entre elles. Les difficultés inhérentes à l"intégration d"outils d"évaluation environnementale complexes dans un processus décisionnel tout aussi complexe n"ont évidemment pas calmé les questionnements d"Équiterre face aux enjeux environnementaux de ses choix de construction. Un chantier exploratoire a donc été mis en branle dès 2009 avec l"objectif, non pas d"obtenir des données définitives sur la contribution des matériaux à l"impact des bâtiments, mais plutôt de stimuler une discussion sur la question. Par la réalisation du présent rapport, Équiterre souhaite jeter une lumière nouvelle sur la pertinence de diverses stratégies de construction écologique.

L"analyse du cycle de vie

: un incontournable À première vue, l"analyse du cycle de vie (ACV) semblait répondre parfaitement aux préoccupations d"Équiterre en matière de construction écologique. D"un côté, comme son nom l"indique, cette méthodologie intègre dans le calcul des impacts environnementaux l"ensemble des étapes du cycle de vie d"un matériau, de l"extraction des matières premières jusqu"à la fin de leur vie utile. Cette caractéristique se distingue favorablement des analyses habituellement réalisées pour sélectionner des matériaux, lesquelles se limitent généralement à l"évaluation de la performance durant leur phase d"utilisation, alors que pour l"ensemble des matériaux ne participant pas à l"efficacité énergétique d"un bâtiment, cette étape ne représente généralement qu"une faible part de leurs impacts totaux. Les étapes du cycle de vie d"un matériau sont

L"acquisition des matières premières

Le transport et la distribution

La fabrication

L"utilisation du produit

La gestion de la fin de vie (réutilisation, re- cyclage, valorisation et élimination) Par ailleurs, un principe fondamental de l"analyse du cycle de vie est la prise en compte de plusieurs catégories d"impacts. Ainsi, l"analyse, et la discussion vont bien au-delà de la simple évaluation des émissions de gaz à effet de serre (GES). C"est dans cette perspective que l"agence de protection environnementale américaine (Environmental Protection Agency (EPA) vise, depuis une quinzaine d"années, à organiser et à normaliser les méthodes de calcul des catégories d"impacts ayant le plus d"incidence sur l"environnement global. Cette initiative a donné naissance à une méthode d"évaluation des impacts nommée TRACI (Tool for the Reduction and Assessment of Chemical and other environmental Impacts) [1], laquelle est utilisée par le logiciel d"ACV Impact Estimator [2] choisi pour réaliser la présente étude. Les catégories d"impacts prises en compte par TRACI et utilisées par le logiciel sont

Potentiel de réchauffement climatique

Potentiel de particules en suspension

Potentiel d"acidification

Potentiel de smog

Potentiel d"eutrophisation

Potentiel d"appauvrissement de la couche

d"ozone

Potentiel d"épuisement des combustibles

fossiles 8 Malgré son intérêt indéniable et sa rigueur scientifique, cette méthode peut s"avérer coûteuse et fastidieuse. Élément de difficulté additionnel, les données nécessaires à ces analyses (l"inventaire du cycle de vie) sont rarement toutes disponibles pour le contexte québécois, ce qui force les analystes à puiser dans des inventaires étrangers en attendant que des données représentant le contexte local soient créées. Malgré des efforts considérables d"élaboration et d"adaptation des données, de nombreuses incertitudes demeurent et compliquent l"interprétation des résultats. L"analyse du cycle de vie, telle qu"elle est réalisée habituellement sur un produit, s"avère donc un outil mal adapté aux besoins spécifiques des concepteurs de bâtiment. Les récents développements de la modélisation des données du bâtiment (MDB ou BIM) et l"intérêt croissant des manufacturiers pour les déclarations environnementales de produits (DEP) contribueront à faciliter la réalisation d"une ACV complète de bâtiment.

L"Impact Estimator : un outil adapté à

l"analyse des impacts environnementaux de la MDD Le Athena Sustainable Materials Institute a élaboré l"Impact Estimator afin de contourner ces difficultés. D"utilisation gratuite et particulièrement simple, ce logiciel permet d"obtenir une estimation comparative des impacts environnementaux de différentes approches structurales et d"enveloppe du bâtiment. Selon l"Institut Athena, ces deux groupes fonctionnels représentent approximativement 80 % des impacts environnementaux des bâtiments.

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